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連分数 📂レンマ

連分数

定義

以下のような形の分数を連分数continued fractionという。

a0+1a1+1a2+1a3+1+1an(1) a_{0} + \dfrac{1}{a_{1} + \dfrac{1}{a_{2} + \dfrac{1}{a_{3} + \dfrac{1}{\ddots + \dfrac{1}{a_{n}}}}}} \tag{1}

説明1 2

(1)(1)[a1,a2,,an][a_{1}, a_{2}, \dots, a_{n}]と表記する。

自然に、その極限をとることも考えられる。例えば、漸化式an+1=1+11+ana_{n+1} = 1 + \dfrac{1}{1 + a_{n}}a1=1a_{1} = 1である数列を考えてみる。すると次が成り立つ。 an=1+12+12+12+11+a1 a_{n} = 1 + \dfrac{1}{2 + \dfrac{1}{2 + \dfrac{1}{\ddots 2 + \dfrac{1}{1 + a_{1}}}}}

ana_{n}の極限は2\sqrt{2}であるので、2\sqrt{2}[1,2,2,2,][1, 2, 2, 2, \dots]で表すことができる。

2=1+12+12+12+(2) \sqrt{2} = 1 + \dfrac{1}{2 + \dfrac{1}{2 + \dfrac{1}{2 + \ddots}}} \tag{2}

(2)(2)の右辺と同じ形を2\sqrt{2}連分数展開continued fraction expansionという。


  1. James Stewart, Daniel Clegg, and Saleem Watson, Calculus (early transcendentals, 9E), p737-738 ↩︎

  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Continued_fraction ↩︎